一种给柔性燃料内燃机添加燃料的设备及方法
2020-01-15

一种给柔性燃料内燃机添加燃料的设备及方法

一种柔性燃料内燃机设备包含燃烧室、进气阀、第一燃料喷射器、第二燃料喷射器和计算机。该进气阀用于允许进气进入燃烧室。第一燃料喷射器将气体燃料直接喷射入燃烧室。第二燃料喷射器将液体燃料在进气阀上游喷射入进气。计算机操作性地连接第一燃料喷射器和第二燃料喷射器以致动分别来自上述二者的燃料的喷射。该计算机被编程以根据工作参数指令气体/液体燃料比值,该工作参数为包含气体燃料压力、气体燃料质量、发动机速度、发动机扭矩、入口空气温度、入口空气湿度、爆燃检测、运行历史、扭矩指令及排放的一组中的至少一个工作参数。

当在压缩循环后期(例如在压缩冲程中在上死点前20°开始)发生气体燃料喷射时,例如在压缩冲程中在上死点前20°开始,需要高压压缩装置来提高气体燃料供应轨道190内的燃料压力以克服更高的汽缸内喷射压力,而这引入了为了能够在喷射发生前建立压力所需的附加载荷(parasiticload),且这会延缓机动车启动。通过采用分层技术在压缩循环期间引入分层燃料供送和在燃烧循环期间引入附加喷射,在压缩冲程中不晚于4〇。BTDC的气体燃料喷射定时的其它优点有冷启动排放量的降低和稳定性的提高。冷启动排放是指,在设备100被关闭达到预先确定的冷启动时间临界值之后,或在设备100中的发动机温度低于预先确定的冷启动温度临界值之后,在设备100的启动期间的排放。而某些运行实施方案具有的另一个优点是,在高发动机速度下,电子控制器140能够指令气体燃料直接喷射器170在进气阀250关闭之前开始向燃烧室210喷射气体燃料,以允许更多时间用于混合,来获得更好的气体燃料/空气混合物。在这种情况下,由于气体燃料代替空气,充分的混合来自以牺牲容积效率为代价,导致在给定的歧管压力下的至多10%的BMEP损失。这一BMEP降低能够通过涡轮增压得到补偿。燃料和空气的充分混合使燃料以较低的整体排放量燃烧,而不充分混合导致较高的碳氢化合物和一氧化碳排放量和较低的整体效率。另外,还有一个工作模式方面的优点是,与过去的进气口喷射气体燃料发动机相比,当在进气阀250关闭后直接喷射气体燃料时,燃料(主要是气体燃料)具有较高的输出潜力。对于自然吸气发动机或低速下的渦轮增压发动机(turbochargedengine)尤其是如此。

图1是气体燃料直接喷射和液体燃料进气口喷射发动机的示意图。

一种改进的内燃机设备包含:燃烧室;进气阀,允许进气进入燃烧室;第一燃料喷射器,被布置成将气体燃料直接喷射入燃烧室;第二燃料喷射器,被布置成将液体燃料在进飞阀上游喷射入进气中;以及计算机,操作性地连接第一燃料喷射器和第二燃料喷射器以致动分别来自上述二者的燃料的喷射。该计算机被编程以根据输入值指令气'体/液体燃料比值,该输入值包含气体燃料储存压力、气体燃料喷射压力、气体燃料质量、发动机速度=发动机扭矩、入口空气温度、入口空气湿度、进气空气歧管压力、爆燃检测、运行历史、扭矩指令及尾气排放中的至少一个。